E3E發動機的最新研制進展

E3E發動機的最新研制進展

圖2 E3E核心機的9級高壓壓氣機

圖3 E3E核心機的分級貧油燃燒室

RR德國公司于2012年9月在斯圖加特大學的高空試驗臺上成功完成了最新制造的全新雙轉子發動機核心機試驗。在40 h的試驗內容中，重點模擬了惡劣天氣下貧油燃燒室試驗項目。其試驗結果驗證了該燃燒室能安全、成功地完成風車起動。該試驗是E3E（高效、環保、經濟）研究計劃的1部分。全新研制的核心機的ESE發動機，如圖1所示。

E3E發動機計劃在1994年就已啟動，是德國政府和工業部門共同實施的航空研究計劃的1部分。該計劃分為2個階段：第1階段從1994年到2000年，主要研制燃燒室技術，MTU公司主要研制低壓渦輪技術；第2階段從2000年到2010年，RR德國公司和MTU公司合作研制和試驗發動機核心機。預計2007～2010年推出適應市場需求的新型發動機，目前看來，該計劃沒有取得預期的效果。

RR德國公司早在2003～2006年就開展了該計劃核心機的研究活動。采用該先進核心機的發動機與目前的發動機相比，耗油率將降低10%，單位成本可降低40%，推質比可提高15%～30%，NOx排放將低于ICAO CAEP6標準的60%，同時對燃燒室穩定性和高空再點火特性沒有負面影響。

全新的E3E核心機采用9級高載荷壓氣機，如圖2所示。整體葉盤選用輕質的鈦合金材料，葉片轉速和級載荷明顯提高，均超過了以往經驗值，試驗壓比達到22：1。由于壓比高，所以核心轉子將產生不可接受的軸承載荷，因此采用以被動控制載荷補償系統為特征的第2空氣系統來降低軸承載荷。載荷補償系統的目的就是產生1個作用于高壓渦輪盤上的較大的背壓，以增大向后的直載荷，從而降低總的高壓軸承載荷。通過試驗已驗證了該載荷補償系統的功能。

E3E核心機采用分級貧油低排放燃燒室，如圖3所示。該燃燒室已完成了高度達到12.19 km典型民用飛機飛行馬赫數范圍下的高空臺試驗。

E3E核心機采用2級高壓渦輪，轉子葉片設為高升力3D氣動的無冠葉片，顯著降低了葉片數目。通過采用多層耐磨涂層系統和被動葉尖間隙控制概念，使得葉尖間隙緊密，從而保持渦輪的高效率。

（中航工業沈陽發動機設計研究所劉紅霞）